EP1234747B1

EP1234747B1 - Ensemble de direction assistée électrique pour véhicule et procédé de commande associé

Info

Publication number: EP1234747B1
Application number: EP02290410A
Authority: EP
Inventors: Dominique Marc Bernede; Tonino Del Fabbro
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: DE60221930T2; EP1234747A1; ATE370877T1; DE60221930D1

Description

L'invention se rapporte à un ensemble de direction de véhicule automobile comportant un dispositif d'assistance électrique.
Elle concerne plus précisément un ensemble de direction assistée électrique de véhicule automobile conforme au préambule de la revendication 1 (voir EP-A-1031493 ).
Dans les systèmes de direction assistée électrique connus, un moteur électrique entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un pignon engrenant avec la crémaillère de direction ou l'arbre de direction, de façon à transmettre à la crémaillère un effort d'assistance. Le moteur électrique est commandé par un calculateur qui applique des lois de commande préprogrammées pour tenir compte de l'évolution de paramètres de fonctionnement du véhicule et de la direction, tels que la vitesse du véhicule, le couple appliqué sur le volant et l'arbre de direction par le conducteur, et la vitesse de rotation du volant.
Les lois de commande préprogrammées se présentent en général sous la forme de cartographies. Le calculateur délivre au moteur électrique, à partir de ces paramètres de fonctionnement et des lois de commande préprogrammées, un signal de commande de couple correspondant au couple moteur de sortie à délivrer pour exercer sur la crémaillère l'effort d'assistance désiré.
En général, il n'est pas prévu de boucle de régulation permettant de corriger le signal de commande émis vers le moteur en fonction de grandeurs mesurées, significatives d'un couple ou d'un effort d'assistance réellement délivré par le moteur.
Un dispositif d'assistance de ce type ne donne pas entière satisfaction, du fait que les paramètres auxquels sont appliquées les lois de commande ne permettent pas d'accéder de façon simple et précise à un effort d'assistance adapté aux sensations de l'utilisateur.
Par ailleurs, certains véhicules sont équipés de systèmes électroniques de contrôle de trajectoire. Certains de ces systèmes communément désignés par l'appellation « C.G.C. » pour « Contrôle Global de Châssis », ont pour fonction de maintenir le véhicule sur une trajectoire idéale lors d'un virage, par des actions sur l'accélération du véhicule et des actions de freinage individuelles sur chacune des roues. D'autres sont des systèmes électroniques de correction de trajectoire en situation d'urgence, parfois désignés sous l'appellation « E.S.P. » , dont la fonction est de ramener le véhicule sur une trajectoire plus intérieure lors d'une accélération en courbe par des actions de freinage individuelles sur chacune des roues avant.
Ces actions sont commandées en fonction d'une vitesse angulaire de lacet mesurée, et en fonction de la position de cette valeur mesurée par rapport à une courbe de valeurs théoriques. On sait qu'un freinage en courbe génère une résistance au braquage des roues sous la forme d'un surcouple sur le volant relativement important (qui peut être de l'ordre de 20% par rapport à des conditions de trajectoire et de vitesse similaires, en l'absence de freinage), et que les systèmes de direction assistée électrique connus ne permettent pas de compenser un tel surcouple.
Il en résulte que de telles directions assistées produisent, dans ces conditions de freinage en courbe, un couple d'assistance inadapté pour faire coïncider le couple-volant réellement exercé par le conducteur avec un couple désiré.
Dans le cas de la présence, sur le véhicule, d'un système de contrôle de trajectoire, il importe de résoudre cet inconvénient des systèmes de direction assistée électrique de l'état de la technique.
L'invention vise donc plus précisément un ensemble de direction assistée électrique équipant un véhicule qui comporte un système de contrôle de trajectoire, adapté pour commander le freinage sélectif d'une ou plusieurs roues au moyen de signaux individuels de freinage significatifs de paramètres de freinage.
Un but principal de l'invention est de remédier aux inconvénients précités et de proposer une direction assistée électrique capable de compenser les effets, sur les sensations de couple-volant perçues par le conducteur, d'un freinage en courbe dû à un système électronique de contrôle de trajectoire.
A cet effet, un ensemble de direction assistée suivant l'invention est conforme à la partie caractérisante de la revendication 1.
Suivant un premier mode de réalisation particulièrement adapté pour les véhicules équipés d'un système de Contrôle Global de Châssis, l'ensemble de direction assistée est conforme à la revendication 2.
Suivant un deuxième mode de réalisation particulièrement adapté pour les véhicules équipés d'un système de correction de trajectoire ou « E.S.P. », l'ensemble de direction assistée est conforme à la revendication 3.
Des modes de réalisation préférés de l'invention sont caractérisés par les revendications dépendantes 4 à 12.
L'invention vise également un procédé de commande, par un signal de commande de couple, du moteur électrique d'un ensemble de direction assistée électrique d'un véhicule automobile équipé d'un système de contrôle de trajectoire, ledit système de contrôle de trajectoire étant adapté pour commander le freinage sélectif d'une ou plusieurs roues au moyen de signaux individuels de freinage significatifs de paramètres de freinage, ledit ensemble comprenant un arbre de direction rotatif solidaire d'un volant et entraînant une crémaillère d'orientation des roues directrices du véhicule, un moteur électrique dont l'arbre de sortie engrène avec la crémaillère ou l'arbre de direction, et un dispositif de commande fournissant audit moteur électrique un signal de commande de couple adapté pour faire varier le couple de sortie du moteur électrique.
Selon le procédé de l'invention, on élabore le signal de commande de couple conformément à la partie caractérisante de la revendication 13.
Des caractéristiques optionnelles du procédé sont données dans les revendications dépendantes 14 à 28.
L'invention vise enfin un véhicule automobile comportant un ensemble de direction assistée tel que décrit précédemment ou fonctionnant suivant un procédé tel que décrit précédemment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple sans caractère limitatif en regard des dessins annexés, sur lesquels :

la Figure 1 est une vue schématique d'un ensemble de direction assistée suivant un premier mode de réalisation de l'invention ;
la Figure 2 est un schéma représentant le dispositif de commande de l'ensemble de direction assistée de la Figure 1 ;
la Figure 3 est une vue schématique d'un ensemble de direction assistée suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et
la Figure 4 est un schéma représentant le dispositif de commande de l'ensemble de direction assistée de la Figure 3.

A la Figure 1, on a représenté un ensemble de direction 1 de véhicule automobile assistée électriquement, qui comporte un volant 2 solidaire d'un premier tronçon 3 d'un arbre de direction 4, relié à un deuxième tronçon 5 de cet arbre de direction 4, par l'intermédiaire d'une liaison à cardan 6. L'arbre de direction 4 est ici composé de deux tronçons 3, 5 articulés, mais pourrait être constitué d'une pièce. L'arbre de direction 4 transmet le couple appliqué sur le volant 2 par le conducteur du véhicule à un pignon de transmission 7, qui engrène avec une crémaillère de direction 8 disposée transversalement par rapport à l'axe du véhicule entre deux roues directrices 9A. Les roues directrices 9A sont constituées des roues avant, les deux roues arrière étant désignées par la référence 9B.
Le pignon de transmission 7 pourrait être remplacé par tout autre organe de transmission adapté, comme par exemple une vis sans fin. Chaque roue directrice 9A est susceptible de pivoter autour d'un axe de pivotement vertical Z-Z sous l'effet d'un déplacement linéaire de la crémaillère 8, ladite roue directrice 9A étant actionnée par un mécanisme d'orientation comportant une biellette 10 reliée à une extrémité 11 de la crémaillère 8.
Sur la Figure 1, on a représenté l'axe longitudinal X-X du véhicule, orienté dans le sens d'avancement, et son axe transversal Y-Y.
L'ensemble de direction 1 comprend également un dispositif d'assistance 12 destiné à exercer sur la crémaillère 8 un effort de même sens que l'effort exercé par le pignon de transmission 7, de façon à faciliter l'actionnement du volant 2 par le conducteur du véhicule, en fonction de six paramètres P₁, P₂, P₃, P₄, P_5,1, P_5,2 de fonctionnement du véhicule et de fonctionnement de la direction.
Le premier paramètre P₁ est constitué par la valeur de vitesse du véhicule suivant l'axe longitudinal X-X, déterminée par un capteur de vitesse classique 21 présent usuellement sur les véhicules.
Le deuxième paramètre P₂ est constitué par la vitesse de rotation du volant 2, mesurée par un capteur de vitesse angulaire ou, comme représenté, par un capteur de position angulaire 24 associé à un dérivateur 22.
Le troisième paramètre P₃ représente le couple appliqué sur le volant 2, estimé au moyen d'un capteur de couple 23 monté sur le deuxième tronçon 5 de l'arbre de direction 4, dans une région proche du pignon de transmission 7.
Le quatrième paramètre P₄ est une valeur significative de la position angulaire du volant 2 par rapport à la position neutre de braquage nul, cette valeur étant fournie par le capteur 24.
Le véhicule est équipé par ailleurs d'un système électronique de contrôle global de châssis 25 (qui sera appelé par la suite C.G.C. pour plus de commodité). Ce système fonctionne suivant un principe connu consistant à agir en temps réel sur, d'une part, l'alimentation du moteur du véhicule, et d'autre part sur le freinage individuel des roues du véhicule, afin de corriger la trajectoire du véhicule en courbe. Pour cela, le système C.G.C. comporte essentiellement un module électronique, auquel il sera par la suite assimilé, ce module recevant à chaque instant les paramètres mesurés, tels que l'angle de braquage des roues directrices 9A et l'angle de braquage du volant 2, donné par le capteur de position angulaire 24. Le C.G.C. 25 détermine, pour ces conditions de virage mesurées, le profil théorique de vitesse de lacet que le véhicule doit suivre au cours de la progression du virage. Le paramètre de lacet du véhicule est également mesuré à chaque instant et fourni au CGC. Celui-ci compare le profil réel avec le profil théorique et délivre en conséquence des consignes correctrices adaptées pour modifier la commande d'accélération du véhicule (données par le conducteur au moyen de la pédale d'accélérateur), et au système de freinage du véhicule.
Seules les consignes correctrices de freinage sont prises en considération dans le dispositif qui fait l'objet de l'invention.
Le C.G.C. 25 calcule à chaque instant le couple de freinage à appliquer sur chacune des roues 9A, 9B du véhicule pour faire coïncider le profil réel de la vitesse de lacet du véhicule avec le profil théorique. Le C.G.C. 25 pilote un freinage individuel de chaque roue 9A, 9B du véhicule en délivrant un signal de freinage respectif S₁, S₂, S₃, S₄ significatif d'un paramètre de freinage correspondant P_5,1, P_5,2, P_5,3, P_5,4.
Les cinquième et sixième paramètres P_5,1, P_5,2 utilisés par le dispositif d'assistance 12 sont les paramètres de freinage, donnés par le C.G.C. 25, correspondant respectivement à la roue arrière droite et à la roue arrière gauche du véhicule.
On comprend que le CGC, qui fonctionne à chaque instant, ne délivre des signaux correctifs de freinage et d'accélération qu'à partir du moment où sont détectées des conditions de virage du véhicule.
Le dispositif d'assistance 12 comprend un moteur électrique 30 dont le couple de sortie C_s est commandé par un dispositif électronique de commande 33, qui délivre au moteur 30 un signal de commande de couple S. Le couple de sortie C_s du moteur électrique 30 est transmis à un réducteur 32 par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 34 du moteur 30, et à un pignon d'assistance 36 engrenant avec la crémaillère 8. Naturellement, le pignon d'assistance 36 pourrait être prévu pour coopérer directement ou indirectement avec l'arbre de direction 4 de façon à produire une action d'assistance, non sur la crémaillère 8, mais en amont.
Chacun des capteurs 21, 22, 23, 24, ainsi que le C.G.C. 25 sont reliés au dispositif de commande 33, de façon à lui transmettre en temps réel les valeurs des paramètres respectifs P1, P2, P3, P4, P_5,1, P_5,2, mesurés à chaque instant t.
En référence maintenant à la Figure 2, on va décrire de façon plus précise le dispositif électronique de commande 33, qui reçoit en entrée les six paramètres P1, P2, P3, P4, P_5,1, P_5,2 sous la forme de signaux émis par les capteurs 21, 22, 23, 24, et le C.G.C. 25, et délivre en sortie le signal de commande de couple S.
Le dispositif électronique 33 comporte un premier organe de calcul 41 constitué d'une cartographie, et un deuxième organe de calcul 42 constituant un compensateur de CGC.
Le premier organe de calcul 41 est une cartographie de type connu et utilisé pour la commande de la direction assistée électrique de certains véhicules existants, qui détermine un couple d'assistance théorique C_AT à partir d'un premier ensemble de paramètres parmi les paramètres P₁, P₂, P₃, P₄, P_5,1, P_5,2 précités. Ce premier ensemble de paramètres est constitué de la vitesse du véhicule P₁, P₂ et du couple volant mesuré P₃.
Le compensateur 42 émet alors un signal de compensation S_C correspondant à un couple de compensation C_C calculé à partir d'un deuxième ensemble de paramètres parmi les paramètres précités P₁, P₂, P₃, P₄, P_5,1, P_5,2. Ce deuxième ensemble de paramètres est constitué de la position angulaire P₄ du volant 2, du paramètre de freinage P_5,1 de la roue arrière droite 9B et du paramètre de freinage P_5.2 de la roue arrière gauche 9B.
Le couple de compensation C_C représente un couple «injecté » pour compenser le surcouple résistant ressenti par le conducteur, dû au freinage supplémentaire des roues apporté par le C.G.C. 25.
Le dispositif électronique 53 comporte par ailleurs un sommateur 45 qui réalise la somme du signal d'assistance théorique S_AT et du signal de compensation S_c (ou de façon équivalente du couple d'assistance théorique C_AT et du couple de compensation C_AT) pour obtenir le signal de commande de couple S (ou de façon équivalente le couple de commande C).
Le compensateur 42 utilise les paramètres P₄, P_5,1, P_5,2, qu'il reçoit en entrée, de la façon suivante :

Le paramètre de position angulaire P₄ du volant 2 est utilisé pour déterminer la direction de braquage du volant, c'est-à-dire virage à gauche ou virage à droite. Dans la suite du procédé de traitement des paramètres d'entrée du compensateur 42, on n'utilisera que le paramètre de freinage P_5,1, P_5,2 correspondant à la roue arrière extérieure au virage, à savoir le paramètre de freinage P_5,1 de la roue arrière droite s'il s'agit d'un virage à gauche, ou le paramètre de freinage P_5,2 de la roue arrière gauche s'il s'agit d'un virage à droite.

Le compensateur 42 compare ensuite la valeur absolue du paramètre de freinage ainsi déterminé P_5,1, P_5,2, à une valeur de seuil positive S_F préenregistrée.
Si la valeur absolue ainsi calculée est inférieure à ladite valeur de seuil S_F, ce qui signifie que le freinage imposé par le C.G.C. à la roue arrière extérieure au virage est insuffisant pour justifier l'injection d'un couple de compensation, alors le couple de compensation C_C calculé en sortie du compensateur 42 est nul.
Si cette valeur absolue est supérieure à la valeur de seuil S_F, ce qui correspond à des conditions de freinage suffisamment importantes pour générer un couple résistant sur l'arbre de direction sensible par le conducteur, alors le calcul du couple de compensation C_c est calculé par les opérations suivantes :

On applique au paramètre de freinage P_5,1, P_5,2 de la roue extérieure au virage une première fonction de transfert de la forme $F_{1} (p) = \frac{1}{Ap + B},$
, dans laquelle A et B sont des constantes prédéterminées, la variable de fréquence p correspondant au paramètre de freinage P_5,1, P_5,2, lequel est une fonction du temps t. Cette première fonction de transfert F₁(p) se comporte comme un filtre passe-bas du premier ordre, dont les constantes sont choisies de manière à filtrer les fréquences supérieures à 15 Hz environ. Une première variable intermédiaire V₁, fonction du temps, est ainsi obtenue.
On applique à cette première variable intermédiaire V₁ une deuxième fonction de transfert $F_{2} (p) = \frac{α . p}{β . p^{2} + γ . p + δ},$
, dans laquelle α, λ, β, δ sont des constantes prédéterminées, pour obtenir une deuxième variable intermédiaire V₂, fonction du temps t.

La deuxième fonction de transfert F₂(p) est équivalente à un opérateur de dérivation.

On applique ensuite à la deuxième variable intermédiaire V₂ ainsi obtenue, une fonction de retard, dont la constante de temps dépend de la valeur absolue de la première variable intermédiaire V₁, calculée au même instant t. On obtient ainsi une troisième variable intermédiaire V₃, fonction du temps t.
On applique ensuite à cette troisième variable intermédiaire V₃ un gain pouvant prendre deux valeurs différentes selon la valeur absolue de la première variable intermédiaire V₁, calculée au même instant t.
On obtient ainsi une valeur de couple de compensation C'_c qui est multipliée par une valeur de marche/arrêt 0 ou 1 qui dépend de l'état du compensateur 42, celui-ci pouvant être neutralisé sous diverses conditions, notamment des conditions de fonctionnement du C.G.C. 25 lui-même.

On obtient par le dispositif et le procédé qui viennent d'être décrits une compensation fiable, avec un temps de réaction optimal, du surcouple résistant produit sur l'arbre de direction par un freinage supplémentaire en courbe dû au CGC. Cette compensation présente l'avantage important de maintenir les sensations d'efforts du conducteur à un niveau désiré, non perturbé par le fonctionnement d'un dispositif de sécurité agissant sur le freinage du véhicule.
Le mode de réalisation illustré à la Figure 3 diffère de celui de la Figure 1 en ce que le véhicule est équipé d'un système électronique de correction de trajectoire 125 (qui sera appelé par la suite E.S.P. pour plus de commodité). Ce système fonctionne suivant un principe connu consistant à agir en temps réel sur le freinage individuel des roues du véhicule, afin de corriger la trajectoire du véhicule en phase d'accélération en courbe et en cas d'urgence, c'est-à-dire en cas de sous-virage excessif. Pour cela, le système E.S.P. comporte essentiellement un module électronique, auquel il sera par la suite assimilé, ce module recevant à chaque instant des paramètres mesurés, tels que l'angle de braquage des roues directrices 9A et/ou l'angle de braquage du volant 2, ce dernier étant donné par le capteur de position angulaire 24. L'E.S.P. 125 détermine, pour ces conditions de virage mesurées, le profil théorique de vitesse de lacet que le véhicule doit suivre au cours de la progression du virage. Le paramètre de lacet du véhicule est également mesuré à chaque instant et fourni à l'E.S.P. Celui-ci compare le profil réel avec le profil théorique et délivre en conséquence des consignes correctrices au système de freinage du véhicule.
L'E.S.P. 125 calcule à chaque instant le couple de freinage à appliquer sur chacune des roues 9A, 9B du véhicule, ou seulement certaines d'entre elles, pour faire coïncider le profil réel de la vitesse de lacet du véhicule avec le profil théorique. L'E.S.P. 125 pilote un freinage individuel de chacune de ces roues 9A, 9B du véhicule en délivrant un signal de freinage respectif S₁, S₂, S₃, S₄ significatif d'un paramètre de freinage correspondant P_5,1, P_5,2, P_5,3, P_5,4.
Les cinquième et sixième paramètres P_5,3, P_5,4 utilisés par le dispositif d'assistance 12 sont les paramètres de freinage, donnés par l'E.S.P. 125, correspondant respectivement à la roue avant droite et à la roue avant gauche du véhicule, à savoir les roues directrices 9A.
On comprend que l'E.S.P. ne fonctionne et ne délivre des signaux correctifs de freinage qu'à partir du moment où sont détectées des conditions de virage du véhicule. l'E.S.P. est désactivé ou « gelé », lorsque le conducteur agit lui-même sur les freins.
En pratique, lorsque le véhicule s'écarte de façon excessive de sa trajectoire théorique, l'E.S.P. provoque le freinage de la roue avant intérieure au virage.
Le dispositif d'assistance 12 comprend un moteur électrique 30 dont le couple de sortie C_s est commandé par un dispositif électronique de commande 133, qui délivre au moteur 30 un signal de commande de couple S.
Chacun des capteurs 21, 22, 23, 24, ainsi que l'E.S.P. 125 sont reliés au dispositif de commande 133, de façon à lui transmettre en temps réel les valeurs des paramètres respectifs P₁, P₂, P₃, P₄, P_5,3, P_5,4, mesurés à chaque instant t.
En référence maintenant à la Figure 4, on va décrire de façon plus précise le dispositif électronique de commande 133, qui reçoit en entrée les six paramètres P1, P2, P3, P4, P_5,3, P_5,4 sous la forme de signaux émis par les capteurs 21, 22, 23, 24, et l'E.S.P. 125, et délivre en sortie le signal de commande de couple S.
Le dispositif électronique 133 comporte un premier organe de calcul 141, constitué d'une cartographie, et un deuxième organe de calcul 142 constituant un compensateur de l'ESP.
Le premier organe de calcul 141 est une cartographie de type connu et utilisé pour la commande de la direction assistée électrique de certains véhicules existants, qui détermine un couple d'assistance théorique C_AT à partir d'un premier ensemble de paramètres parmi les paramètres P₁, P₂, P₃, P₄, P_5,3, P_5,4 précités. Ce premier ensemble de paramètres est constitué de la vitesse du véhicule P₁, P₂ et du couple volant mesuré P₃.
Le compensateur 142 émet alors un signal de compensation S_C correspondant à un couple de compensation C_C calculé à partir d'un deuxième ensemble de paramètres parmi les paramètres précités P₁, P₂, P₃, P₄, P_5,3, P_5,4. Ce deuxième ensemble de paramètres est constitué de la position angulaire P₄ du volant 2, du paramètre de freinage P_5,3 de la roue avant droite 9B et du paramètre de freinage P_5.4 de la roue avant gauche 9B.
Le couple de compensation C_C représente un couple «injecté » pour compenser le surcouple résistant ressenti par le conducteur, dû au freinage supplémentaire des roues apporté par l'E.S.P. 125.
Le dispositif électronique 133 comporte par ailleurs un sommateur 145 qui réalise la somme du signal d'assistance théorique S_AT et du signal de compensation S_c (ou de façon équivalente du couple d'assistance théorique C_AT et du couple de compensation C_AT) pour obtenir le signal de commande de couple S (ou de façon équivalente le couple de commande C).
Le compensateur 142 utilise les paramètres P₄, P_5,3, P_5,4, qu'il reçoit en entrée, de la façon suivante :
Le paramètre de position angulaire P₄ du volant 2 est utilisé pour déterminer la direction de braquage du volant, c'est-à-dire virage à gauche ou virage à droite.
Le compensateur 142 compare chacun des paramètres de freinage P_5,3, P_5,4 à une valeur de seuil respective S_F3, S_F4, qui est de préférence une valeur de seuil commune S_F0 = S_F3 = S_F4, par exemple égale en valeur absolue à 100 N.m. Si le paramètre de freinage P_5,3, P_5,4 (correspondant dans cet exemple de réalisation au couple de freinage de roue) est, en valeur absolue, inférieur à cette valeur de seuil S_F0, on lui associe une valeur de test respective T₃, T₄ égale à 0. Dans le cas inverse, c'est-à-dire si le paramètre de freinage P_5,3, P_5,4 est en valeur absolue supérieur à la valeur de seuil S_F0, on lui attribue une valeur de test respective T₃, T₄ égale à 1.
Le compensateur 142 calcule par ailleurs la différence des paramètres de freinage P_5,3, P_5,4, en l'occurrence P_5,3 - P_5,4.
Cette différence P_5,3 - P_5,4 est multipliée par l'une des valeurs de test T₃, T₄ associée aux paramètres de freinage P_5,3, P_5,4, cette valeur de test étant sélectionnée en fonction du paramètre de position angulaire P₄ du volant. Plus précisément, si le paramètre de position angulaire P₄ est positif, on est dans les conditions d'un virage à gauche et la valeur de test sélectionnée est celle T₄ associée au paramètre de freinage P_5,4 de la roue avant gauche. Si au contraire, la valeur du paramètre de position angulaire P₄ est négative, ce qui correspond à un virage à droite, la valeur de test sélectionnée est celle T₃ associée au paramètre de freinage P_5,3 de la roue avant droite.
Le produit de la différence P_5,3 - P_5,4 et de la valeur de test sélectionnée donne une première variable intermédiaire W₁, fonction du temps t.
On applique à cette première variable intermédiaire en W₁ une première fonction de transfert de la forme $G_{1} (p) = \frac{1}{Mp + N}$
dans laquelle M et N sont des constantes prédéterminées, respectivement une constante de temps et un gain fixe, la variable de fréquence p correspondant à la première variable intermédiaire W₁. Cette première fonction de transfert G₁(p) se comporte comme un filtre passe-bas du premier ordre. On obtient de cette façon une deuxième variable intermédiaire W₂, fonction du temps.
On applique à cette deuxième variable intermédiaire W₂ un gain fixe qui est déterminé en fonction des caractéristiques géométriques et mécaniques des éléments de transmission. On obtient ainsi une troisième variable intermédiaire W₃, fonction du temps, qui permet d'accéder directement à la valeur de commande de couple, à savoir que la valeur de commande de couple C_C, à chaque instant, est égale soit à cette troisième variable intermédiaire W₃, soit à 0.
Pour cela, on calcule le produit de la troisième variable intermédiaire W₃ et d'une valeur de marche/arrêt du compensateur, égale à 0 ou à 1 suivant des conditions de fonctionnement du système de correction de trajectoire 125 ou du compensateur 142 lui-même. En particulier, l'E.S.P. 125 et le compensateur 142 peuvent être neutralisés, auquel cas la valeur de marche/arrêt est bloquée à 0, de même par conséquent que le couple de compensation C_C.
On obtient par le dispositif et le procédé qui viennent d'être décrits une compensation fiable, avec un temps de réaction optimal, du surcouple résistant produit sur l'arbre de direction par un freinage supplémentaire en courbe dû à l'ESP. Cette compensation présente l'avantage important de maintenir les sensations d'efforts du conducteur à un niveau désiré, non perturbé par le fonctionnement d'un dispositif de sécurité agissant sur le freinage du véhicule.
L'invention permet, grâce à l'adjonction d'un module électronique de compensation dans un ensemble à direction assistée de type déjà utilisé sur des véhicules existants, de gommer les effets négatifs d'un système de sécurité, tel qu'un système de correction de trajectoire du type C.G.C. ou E.S.P., sur les sensations de conduite de l'utilisateur.

Claims

Ensemble de direction assistée électrique d'un véhicule automobile équipé d'un système de contrôle de trajectoire (25 ; 125), ledit système de contrôle de trajectoire étant adapté pour commander le freinage sélectif d'une ou plusieurs roues au moyen de signaux individuels de freinage (S₁, S₂, S₃, S₄) significatifs de paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2, P_5,3, P_5,4), ledit ensemble comprenant un arbre de direction rotatif (4) solidaire d'un volant (2) et coopérant avec une crémaillère (8) d'orientation des roues directrices (9A) du véhicule, un moteur électrique (30) dont l'arbre de sortie (34) engrène avec la crémaillère (8) ou l'arbre de direction (4), et un dispositif de commande (33 ; 133) fournissant audit moteur électrique (30) un signal de commande (S) adapté pour faire varier le couple de sortie (C_s) du moteur électrique (30) en fonction de paramètres de fonctionnement (P₁, P₂, P₃, P₄, P_5,1, P_5,2) de l'arbre de direction (4) et plus généralement du véhicule, ledit dispositif de commande (33 ; 133) comportant un premier organe de calcul (41 ; 141) adapté pour élaborer un signal de couple d'assistance (S_AT) significatif d'une valeur de couple d'assistance théorique (C_AT), à partir d'un premier ensemble de paramètres (P₁, P₂, P₃) parmi lesdits paramètres de fonctionnement, caractérisé en ce que le dispositif de commande (33 ; 133) comporte un deuxième organe de calcul (42 ; 142) adapté pour élaborer un signal de couple de compensation (S_c) significatif d'une valeur de couple de compensation (C_c), à partir d'un deuxième ensemble de paramètres (P₄, P_5,1, P_5,2 ; P₄, P_5,3, P_5,4) parmi lesdits paramètres de fonctionnement, ledit deuxième ensemble (P₄, P_5,1, P_5,2 ; P₄, P_5,3, P_5,4) étant différent du premier (P₁, P₂, P₃) et comprenant au moins un desdits paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2 ; P_5,3, P_5,4), et le signal de commande (S) résulte de la somme du signal de couple d'assistance (S_AT) et du signal de couple de compensation (S_c).
Ensemble de direction assistée électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit paramètre de freinage (P_5,1, P_5,2) du deuxième ensemble (P₄, P_5,1, P_5,2) est un paramètre de freinage d'une roue arrière (9B) respective du véhicule.
Ensemble de direction assistée électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit paramètre de freinage (P_5,3, P_5,4) du deuxième ensemble (P₄, P_5,3, P_5,4) est un paramètre de freinage d'une roue directrice (9A) respective du véhicule.
Ensemble de direction assistée électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit paramètre de freinage (P_5,1, P_5,2 ; P_5,3, P_5,4) est proportionnel à un couple de freinage exercé sur la roue associée (9B ; 9A).
Ensemble de direction assistée électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (23) de mesure du couple exercé par le conducteur sur le volant (2), adaptés pour émettre vers le dispositif de commande (33 ; 133) un signal significatif de la valeur de couple-volant (P₃) ainsi mesurée, et le signal de commande (S) est élaboré en fonction de ladite valeur de couple-volant (P₃) mesurée.
Ensemble de direction assistée électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (21) de mesure de la vitesse du véhicule et des moyens (22) de mesure de la vitesse de rotation du volant (2), et le premier ensemble de paramètres (P₁, P₂, P₃) comprend la vitesse du véhicule (P₁) et la vitesse de rotation du volant (P₂) ainsi mesurées.
Ensemble de direction assistée électrique suivant les revendications 5 et 6 prises ensemble, caractérisé en ce que le premier ensemble (P₁, P₂, P₃) est constitué de la vitesse du véhicule (P₁) mesurée, de la vitesse de rotation du volant (P₂) mesurée, et du couple-volant (P₃) mesuré.
Ensemble de direction assistée électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (24) de mesure de la position angulaire du volant par rapport à la position neutre de braquage nul, et le deuxième ensemble de paramètre (P₄, P_5,1, P_5,2; P₄, P_5,3, P_5,4) comprend la position angulaire du volant (P₄) ainsi mesurée.
Ensemble de direction assistée électrique suivant la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens (24) de mesure de la position angulaire du volant sont adaptés pour déterminer, par rapport à la position neutre de braquage nul, un sens de braquage du volant.
Ensemble de direction assistée électrique suivant les revendications 2 et 9 prises ensemble, caractérisé en ce que le deuxième ensemble (P₄, P_5,1, P_5,2) est constitué de la position angulaire du volant (P₄) mesurée et de deux paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2) correspondant respectivement à chacune de deux roues arrière (9B) .
Ensemble de direction assistée électrique suivant les revendications 3 et 9 prises ensemble, caractérisé en ce que le deuxième ensemble (P₄, P_5,3, P_5,4) est constitué de la position angulaire du volant (P₄) mesurée et de deux paramètres de freinage (P_5,3, P_5,4) correspondant respectivement à chacune de deux roues directrices (9A).
Ensemble de direction assistée électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le premier organe de calcul (41 ; 141) est une cartographie.
Procédé de commande, par un signal de commande de couple, du moteur électrique (30) d'un ensemble de direction assistée électrique d'un véhicule automobile équipé d'un système de contrôle de trajectoire (25 ; 125), ledit système de contrôle de trajectoire étant adapté pour commander le freinage sélectif d'une ou plusieurs roues au moyen de signaux individuels de freinage (S₁, S₂, S₃, S₄) significatifs de paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2, P_5,3, P_5,4), ledit ensemble comprenant un arbre de direction rotatif (4) solidaire d'un volant (2) et entraînant une crémaillère (8) d'orientation des roues directrices (9A) du véhicule, un moteur électrique (30) dont l'arbre de sortie (34) engrène avec la crémaillère (8) ou l'arbre de direction (4), et un dispositif de commande (33 ; 133) fournissant audit moteur électrique (30) un signal (S) de commande de couple adapté pour faire varier le couple de sortie (C_s) du moteur électrique (30), caractérisé en ce qu'on élabore le signal (S) de commande de couple de la façon suivante :
- on détermine une valeur de couple d'assistance théorique (C_AT) à partir de données pré -enregistrées, en fonction d'un premier ensemble de paramètres de fonctionnement (P₁, P₂, P₃) mesurés ;

- on détermine une valeur de couple de compensation (C_c) à partir de données pré-enregistrées, en fonction d'un deuxième ensemble de paramètres de fonctionnement (P₄ , P_5,1, P_5,2 ; P₄ , P_5,3, P_5,4) comprenant au moins un desdits paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2 ; P_5,3, P_5,4) ;

- on effectue la somme desdites valeurs de couple d'assistance théorique (C_AT) et de couple de compensation (C_c) ainsi déterminées, afin d'obtenir une valeur de commande de couple (C) ;

- on élabore le signal (S) de commande de couple correspondant à ladite valeur (C) de commande de couple.
Procédé de commande suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
- on mesure la valeur de la vitesse (P₁) du véhicule ;

- on mesure la valeur de la vitesse de rotation (P₂) du volant;

- on mesure la valeur du couple (P₃) appliqué sur le volant (2) par le conducteur,
et en ce que le premier ensemble de paramètres de fonctionnement (P₁, P₂, P₃) à partir duquel on détermine la valeur de couple d'assistance théorique (C_AT) est constitué desdites valeurs ainsi mesurées.
Procédé de commande suivant la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante :
- on mesure la position angulaire (P₄) du volant par rapport à une position neutre de braquage nul,
et en ce que le deuxième ensemble de paramètres de fonctionnement à partir duquel on détermine une valeur de couple de compensation (C_c) est constituée de ladite valeur de position angulaire (P₄) et d'au moins deux paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2 ; P_5,3, P_5,4) correspondant à deux roues du véhicule.
Procédé de commande suivant la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits au moins deux paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2) sont les paramètres de freinage correspondant respectivement à deux roues arrière (9B) du véhicule, respectivement une roue arrière droite et une roue arrière gauche.
Procédé de commande suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de couple de compensation (C_c) en fonction d'un seul desdits paramètres de freinage (P_5,1, P_5,2), choisi en fonction de la valeur (P₄) de position angulaire du volant.
Procédé de commande suivant la revendication 17, caractérisé en ce que :
- si la valeur de position angulaire (P₄) du volant correspond à un virage à gauche, le paramètre de freinage choisi est le paramètre de freinage (P_5,1) correspondant à la roue arrière droite ;

- si la valeur de position angulaire (P₄) du volant correspond à un virage à droite, le paramètre de freinage choisi est le paramètre de freinage (P_5,2) correspondant à la roue arrière gauche.
Procédé de commande suivant la revendication 18, caractérisé en ce que :
- si la valeur du paramètre de freinage choisi (P_5,1, P_5,2) est, en valeur absolue, inférieure à une valeur de seuil (S_F) prédéterminé, le couple de compensation (C_c) est nul ;

- si la valeur du paramètre de freinage choisi (P_5,1, P_5,2) est, en valeur absolue, supérieure à ladite valeur de seuil prédéterminée (S_F), on réalise les opérations suivantes à partir dudit paramètre de freinage choisi (P_{5, 1,} P_{5, 2}):
- on calcule une première variable intermédiaire (V₁) en appliquant au paramètre de freinage choisi (P_5,1, P_5,2) une première fonction de transfert de la forme $F_{1} (p) = \frac{1}{Ap + B},$
dans laquelle A et B sont des constantes prédéterminées, la variable de fréquence p correspondant au paramètre de freinage (P_5,1, P_5,2), lequel est une fonction du temps (t);

- on calcule la valeur de couple de compensation à partir de cette variable intermédiaire (V₁).
Procédé de commande suivant la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante :
- on calcule une deuxième variable intermédiaire (V₂) en appliquant à la première variable intermédiaire (V₁) une deuxième fonction de transfert de la forme
$F_{2} (p) = \frac{α \cdot p}{β . p^{2} + γ . p + δ},$
dans laquelle α, γ, β, δ sont des constantes prédéterminées.
Procédé de commande suivant la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante :
- on calcule une troisième variable intermédiaire (V₃) à partir de ladite deuxième variable intermédiaire (V₂) en appliquant à ladite deuxième variable (V₂) une fonction de retard temporel dont la constante de temps dépend de la valeur absolue de la première variable intermédiaire (V₁), calculée au même instant.
Procédé de commande suivant la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante :
- on calcule à chaque instant la valeur de couple de compensation (C_c) en appliquant à la troisième variable intermédiaire (V₃) un gain dépendant de la valeur absolue de la première variable intermédiaire (V₁), calculée au même instant.
Procédé de commande suivant la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits au moins deux paramètres de freinage (P_5,3, P_5,4) sont le
s paramètres de freinage correspondant respectivement à deux roues directrices (9A) du véhicule, respectivement une roue avant droite et une roue avant gauche.
Procédé de commande suivant la revendication 23, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de couple de compensation (C_c) en fonction de la différence (P_5,3-P_5,4) desdits paramètres de freinage (P_5,3, P_5,4).
Procédé de commande suivant la revendication 24, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de couple de compensation (C_c) de la façon suivante :
- on compare chacun desdits paramètres de freinage (P_5,3, P_5,4) à une valeur de seuil respective (S_F3, S_F4) ;

- on associe à chacun desdits paramètres de freinage (P_5,3, P_5,4) une valeur de test respective (T₃, T₄), ladite valeur de test étant égale à 1 si la valeur absolue du paramètre de freinage correspondant est supérieure à la valeur de seuil respective, et égale à 0 sinon ;

- on sélectionne l'une desdites valeurs de test (T₃, T₄) en fonction du paramètre de position angulaire du volant (P₄), la valeur de test sélectionnée étant égale à la valeur de test correspondant à la roue avant gauche (T₃) dans le cas d'un virage à gauche, et égale à la valeur de test correspondant à la roue avant droite (T₄) dans le cas d'un virage à droite ;

- on calcule la différence (P_5,3 - P_5,4) desdits paramètres de freinage (P_5,3, P_5,4) ;

- on calcule une première variable intermédiaire (W₁) égale au produit de ladite différence (P_5,3 - P_5,4) et de ladite valeur de test (T₃, T₄) sélectionnée ; et

- on calcule le couple de compensation (C_c) en fonction de ladite première variable intermédiaire (W₁).
Procédé de commande suivant la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
- on applique à ladite première variable intermédiaire (W₁) une première fonction de transfert de la forme $G_{1} (p) = \frac{1}{Mp + N},$
dans laquelle M et N sont des constantes prédéterminées, respectivement une constante de temps et un gain fixe, la variable de fréquence p correspondant à la première variable intermédiaire W₁, pour obtenir une deuxième variable intermédiaire (W₂) ; et

- on calcule le couple de compensation (C_c) en fonction de ladite deuxième variable intermédiaire (W₂).
Procédé de commande suivant la revendication 26, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
- on calcule à chaque instant une troisième variable intermédiaire (W₃) en appliquant à la deuxième variable intermédiaire (W₂) un gain fixe ; et

- on calcule le couple de compensation (C_c) en fonction de ladite troisième variable intermédiaire (W₃).
Procédé de commande suivant la revendication 27, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante :
- on calcule à chaque instant le couple de compensation (C_c) en multipliant ladite troisième variable intermédiaire (W₃) par une valeur de marche/arrêt du compensateur, égale à 0 ou 1, dépendant d'un état du système de contrôle de trajectoire (125) ou du dispositif de commande (133).
Véhicule automobile comportant un ensemble de direction assistée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12 ou comportant un ensemble de direction assistée fonctionnant selon un procédé suivant l'une quelconque des revendications 13 à 28.